FR2797976A1 - Procede de fabrication de cartes a puce hybrides et cartes a puce obtenues par ledit procede - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication de cartes à puce ladite carte à puce comportant un corps de carte (10) enfermant une antenne (20) aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion (120) destinées à être reliées à un module électronique (20) logé dans une cavité dudit corps de carte, le module électronique comprenant une face au moins une puce de circuit intégré et sur l'autre face des plages de connexion, la puce étant connectée aux dites plages. Le procédé comporte les étapes de : - réalisation de micro-perforations (213) traversant au moins deux plages de contact (200) et le cas échéant le support desdites plage,- connexion de l'antenne (120) aux dites plages (200) par jet de matière électriquement conductrice dans les micro-perforations.
Description
PROCEDE DE FABRICATION DE CARTES A PUCE HYBRIDES ET CARTES A PUCE OBTENUES PAR LEDIT PROCEDE. La présente invention concerne la fabrication de cartes à puce, et plus particulièrement des cartes aptes assurer un mode de fonctionnement à contacts et un mode de fonctionnement sans contact. On appellera ce type carte, dans toute la suite de la description, cartes à fonctionnement mixte, ou carte puce hybride ou combicard . Ce type de carte est muni d'une antenne noyée dans le corps de carte et d'un micromodule dit double face pour réaliser la connexion entre la puce de circuit intégré et l'antenne.
Avec les cartes à fonctionnement mixte, les échanges d'informations avec l'extérieur se font soit par 1 antenne qui assure un couplage électromagnétique entre l'électronique de la carte et un lecteur (fonctionnement sans contact), soit par les contacts affleurant la surface de la carte qui assurent une transmission électrique de données lorsqu'ils sont au contact d'une tête de lecture d'un lecteur (fonctionnement à contacts).
De telles cartes à fonctionnement mixte, ou a fonctionnement sans contact, sont destinées à réaliser diverses opérations telles que, par exemple, des opérations bancaires, des communications téléphoniques, diverses opérations d'identification, des opérations de débit ou de rechargement d'unités de compte, et toutes sortes d'opérations qui peuvent s'effectuer soit en insérant la carte dans un lecteur, soit à distance par couplage électromagnétique (en principe de type inductif) entre une borne d'émission-réception et une carte placée dans une zone d'action de cette borne. Les cartes à puce hybrides doivent avoir obligatoirement des dimensions normalisées identiques celles des cartes à puce classiques pourvues de contacts. Ceci est souhaitable pour les cartes fonctionnant uniquement sans contact. Les dimensions de ces cartes sont définies par la norme usuelle ISO 7810 qui correspond à une carte de format standard de 85 mm de long, 54 mm de large et 0,76 mm d'épaisseur.
Ces normes imposent des contraintes sévères pour la fabrication. L'épaisseur très faible de la carte est en particulier une contrainte majeure, plus sévère encore pour les cartes mixtes que pour les cartes simplement munies de contacts, car il faut prévoir l'incorporation d'une antenne dans la carte.
Les problèmes techniques principaux qui se posent sont des problèmes de positionnement de l'antenne par rapport la carte, car l'antenne occupe presque toute la surface de la carte, des problèmes de positionnement du module électrique de circuit intégré (comprenant la puce et les plages de contacts) qui assure le fonctionnement électronique de la carte et problèmes de précision et de fiabilité de la connexion entre le module et l'antenne. Les contraintes de tenue mécanique, de fiabilité et de coût de fabrication doivent également être prises en compte.
L'antenne est généralement constituée d'un élément conducteur déposé en couche mince sur une feuille support en plastique. Aux extrémités de l'antenne sont prévues des bornes de connexion qui doivent être mises à jour afin de pouvoir les connecter aux plages contact du module électronique.
L'élément conducteur formant l'antenne sera dénommé dans la suite fil d'antenne, étant donné qu'il pourra s'agir, selon la technologie employée, soit d'un fil incrusté ou laminé sur une feuille support de fabrication, soit de pistes conductrices imprimées sur cette feuille support.
Une solution envisagée pour fabriquer ces cartes puce hybrides est illustrée sur les figures 1A et 1B. Cette solution consiste dans un premier temps réaliser, sur une feuille support 11, une antenne 12. Dans le cas où l'antenne comporte plusieurs spires, avant l'agencement ces spires peuvent être placées l'extérieur des bornes de connexion 120. Alors un pont isolant permet de relier chacune des extrémités de l'antenne respectivement à une borne de connexion de l'antenne.
Dans un deuxième temps, la feuille 11 supportant le fil d'antenne 12 ainsi réalisé est assemblée avec d'autres feuilles plastiques 2, 3, 4, 5 pour former le corps 10 de carte.
Ce corps 10 de carte est ensuite usiné de manière former d'une part, une cavité 100 réservée à un module électronique 20 double face et situé entre les bornes de connexion 120 de l'antenne 12, et d'autre part, des puits de connexion 121 destinés à mettre à jour les bornes de connexion 120 de l'antenne 12. Les puits de connexion 121 sont ensuite remplis par une substance électriquement conductrice qui assure la liaison électrique entre l'antenne et des plages de contact 201 du module électronique 20.
Cependant, cette solution reste encore relativement coûteuse. En effet, elle oblige à réaliser des modules electroniques double face, c'est-à-dire des modules dont les plages de contact se prolongent de manière s'étendre sur la face du module en regard des bornes de connexion de l'antenne. En outre, l'étape spécifique 'usinage des puits de connexion, pour rattraper les bornes de connexion de l'antenne, contribue l'obtention d'un coût de fabrication relativement élevé.
De plus, le remplissage des puits de connexion par une substance électriquement conductrice, pour réaliser la liaison électrique entre le module et l'antenne, est une opération délicate à mettre en #uvre qui a tendance entraîner une diminution du rendement de fabrication et, par conséquent, une augmentation du prix de revient.
Enfin, une adhérence de bonne qualité entre le module électronique et la substance électriquement conductrice est relativement difficile à obtenir, si bien que la connexion électrique entre le module et l'antenne n'est pas toujours fiable, ce qui implique qu'un grand nombre de cartes est encore destiné au rebut. Ce nombre élevé de cartes destinées au rebut contribue également à augmenter le prix de revient des cartes.
Etant donné que les cartes à puce hybrides sont destinées à être fabriquées en très grande quantité, afin d'être distribuées dans le grand public, il faut pouvoir réduire au maximum leur coût de fabrication.
Un but de la présente invention consiste donc supprimer les étapes spécifiques les plus coûteuses, c'est-à-dire notamment l'usinage des puits de connexion et à simplifier les autres étapes. Pour cela, l'invention propose un procédé de fabrication d'une carte à puce, ladite carte à puce comportant un corps de carte enfermant une antenne aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion destinées à être reliées à un module électronique logé dans une cavité dudit corps de carte, le module électronique comprenant sur une face au moins une puce de circuit intégré et sur l'autre face des plages de connexion, la puce étant connectée dites plages, principalement caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - réalisation de micro perforations traversant au moins deux plages de contact, connexion de l'antenne aux dites plages de contact par jet de matière électriquement conductrice dans micro- perforations.
Selon une autre caractéristique, micro- perforations sont réalisées directement sur les plages de contact avant collage et connexion de la puce aux dites plages.
A cette fin, la cavité destinée à recevoir le module électronique, est réalisée de manière ' laisser les bornes de connexion de l'antenne apparentes.
Le report du module électronique dans cavité est réalisé de manière à ce que les micro- perforations soient situées au-dessus des bornes de connexion de l'antenne.
Selon une autre caractéristique, la matière électriquement conductrice est une encre conductrice. Selon une autre caractéristique, la matière électriquement conductrice est un métal en fusion Dans le cas où les plages de contact sont placées sur un support, les perforations traversent egalement ce support.
Avantageusement le module électronique un module simple face.
Selon un mode de réalisation, la cavité est obtenue par usinage d'une ouverture dans le corps de carte, dans lequel sont noyées l'antenne et ses bornes de connexion. Selon un autre mode de réalisation, la cavité est obtenue par lamination de feuilles comportant des perforations correspondant à la cavité.
Un autre objet de l'invention concerne une carte puce hybride comportant un corps de carte enfermant une antenne aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion destinées à être reliées à un module électronique logé dans une cavité dudit corps de carte, le module électronique comprenant sur une face au moins une puce de circuit intégré et sur l'autre face des plages de connexion, la puce étant connectée aux dites plages, caractérisé en ce que: - des micro-perforations traversent au moins deux plages de contact, ces micro- perforations étant situées au-dessus desdites bornes de connexion de l'antenne et remplies d'une matière électriquement conductrice.
La matière est constituée d'une superposition de points de matière conductrice obtenus par la technologie jet de gouttes de matière.
Selon une autre caractéristique, la cavité destinée recevoir le module électronique comporte un fond laissant apparaître les bornes de connexion de l'antenne.
Le module électronique est un module simple face comportant des plages de contacts électriques sur une face uniquement.
Les micro-perforations ont un diamètre inférieur ou égal à<B>0,5</B> mm. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description donnée à titre d'exemple illustratif, et non limitatif et faite en référence aux figures annexées qui représentent - les figures 1A à 1B, déjà décrites, des vues en coupe d'une carte à puce à fonctionnement hybride au cours des étapes de fabrication d'un procédé envisagé antérieurement, les figures 2A et 2B, des vues en coupe d'une carte à puce illustrant le procédé conforme à l'invention, la figure 3, une vue de dessus schématique illustrant la cavité et les bornes de connexion d'antennes avant la mise en place du module, la figure 4 une vue de dessus schématique du module électronique 20 destiné à être en place dans la cavité 100. On va décrire le procédé de l'invention à l'aide schémas des figures 2A, 2B à 4. Cependant, les étapes de fabrication du corps de carte peuvent à titre d'exemple, être celles qui ont été décrites à propos de la figure 1A.
En effet, comme cela a été décrit pour l'art antérieur, le corps de carte est réalisé par collage, par exemple par lamination à chaud, de feuilles de matière plastique 1-5 superposées dans lesquelles on a inséré ou intercalé le fil conducteur d'antenne 12.
Cette antenne 12 est réalisée classiquement, sur l'une des feuilles plastiques de l'assemblage, par lamination d'un fil conducteur, ou par incrustation, ou encore par une technique d'impression d'encre conductrice classique, telle qu'une impression offset ou impression par tampographie ou encore une sérigraphie par exemple. L'antenne peut faire plusieurs tours en suivant la périphérie extérieure de la carte.
Dans cet exemple on a illustré le cas d'une antenne ne comportant qu'un tour. Les extrémités de l'antenne sont reliées à deux bornes de connexion 120 légèrement espacees l'une de l'autre. L'espacement entre ces deux bornes de connexion 120 est choisi en fonction des plages de contact 200 du module électronique que l'on va insérer dans la carte.
procédé de l'invention permet d'utiliser un module simple face pour la réalisation d'une carte hybride.
Les plages de contact 200 se trouvent dans ce cas, comme cela est illustré par des figures 2A et 2B sur une seule face du module électronique 20.
La cavité 100 est ouverte dans les feuilles assemblées pour y créer un logement réserve au module électronique 20 qui est placé de sorte que deux de ses plages de contact se trouvent au droit des deux bornes de connexion 120 de l'antenne.
L'usinage de la cavité 100 est réalisé manière à ce que les bornes de connexion 120 de l'antenne 12 soient mises à jour.
Une deuxième méthode consiste à réaliser la cavité 100 lors de l'assemblage des feuilles de constitution du corps de carte par lamination. Ces feuilles comportent alors des perforations qui, une fois l'assemblage réalisé, forment la cavité.
La cavité 100 a par exemple une forme de cuvette double à deux fonds plats Pl et P2. Le premier fond plat Pl est réalisé de telle sorte qu'il affleure sensiblement le plan des bornes de connexion 120 de l'antenne 12. De cette manière, le premier fond plat P1 permet de mettre à jour les bornes de connexion 120. Le deuxieme fond plat P2 est, quant à lui, réalisé entre les bornes de connexion 120 et en dessous de leur plan. Ce deuxième fond plat P2 est destiné recevoir la partie du module électronique 20 comprenant la puce de circuit intégré 21 enrobée dans une résine de protection 212.
Cette cavité 100, permettant de rendre accessibles les bornes de connexion 120 de l'antenne, est également représentée en vue de dessus sur la figure 3. Lorsqu'elle est obtenue par usinage, elle est de préférence formée par deux opérations de fraisage successives. Sa forme est adaptée à celle du module électronique 20 à insérer.
module électronique 20 est un module à circuit imprimé simple face portant au moins une puce de circuit intégré 21. I1 comporte un support isolant se présentant sous la forme d'une feuille isolante 220, sur la face supérieure de laquelle sont réalisées les plages de contact 200.
Les plages de contact 200 sont réalisées par un procédé classique quelconque, tel que l'impression d'encre conductrice, ou encore une métallisation suivie d'une gravure par exemple.
La face supérieure du module 20 est définie comme étant la face destinée à affleurer la surface de la carte 10. Les plages de contact 200 sont réalisées aux normes usuelles ISO et serviront de contacts d'accès de la carte à puce.
La puce de circuit intégré 21 est par exemple collée sur la face inférieure de la feuille isolante 220 et se trouve reliée, par l'intermédiaire de fils 211 soudés par exemple, aux plages de contact 200 au moyen des perforations 210 du support 220. Cette puce 21 les fils de liaison 211 sont encapsulés par la résine de protection 212.
Selon le procédé proposé, on réalise des micro- perforations 213 du module avant de le coller dans cavité 100 du corps de carte.
De façon pratique ces micro-perforations 213 pourront être réalisées directement sur la bande support 220 des plages de contact 100, c'est à dire avant report et collage de la puce de circuit intégre 21 ce support et découpe du module pour sa mise en place dans la cavité 100.
Ces micro-perforations sont au nombre de deux et traversent en fait deux plages de contact ainsi que le support des plages de contact. Les micro-perforations 213 sont situées en dehors de la zone de connexion de la puce 21 aux plages de contact 200 comme on peut le voir sur la figure 4. Cette zone est normalisée et correspond sensiblement au périmètre du fond de cavité P2.
Les micro-perforations sont destinées à venir en regard des bornes de connexion 120 de l'antenne 12. Après réalisation des micro- perforations<B>213,</B> le module est mis en place dans la cavité 100 où il est fixé notamment par une substance adhésive.
La connexion entre l'antenne 12 et la puce de circuit intégrée 21 est réalisée par l'intermédiaire des deux plages de contacts sur lesquelles ont eu lieu les micro-perforations et cela grâce à une métallisation desdites micro perforations, réalisée par jet de matière conductrice.
La matière utilisée peut être une encre conductrice ou du métal en fusion. Pour réaliser la métallisation des micro- perforations, on utilisera deux têtes d'impression par jet T1, T2 de type connu.
L'invention permet ainsi de réduire considérablement les coûts de fabrication des cartes à fonctionnement mixtes.
Claims (13)
1. Procédé de fabrication d'une carte à puce, ladite carte puce comportant un corps de carte (10) enfermant une antenne (20) aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion (120) destinées à être reliées un module électronique (20) logé dans une cavité dudit corps de carte, le module électronique comprenant sur une face au moins une puce de circuit intégré et sur l'autre face des plages de contact, la puce étant connectée aux dites plages, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - réalisation de micro-perforations (213) traversant au moins deux plages de contact (200), - connexion de l'antenne (12) aux plages de contact (200) par jet de matière électriquement conductrice dans les micro-perforations.
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que les micro-perforations (213) sont réalisées directement sur les plages de contact (200) avant collage et connexion de la puce aux dites plages de contact.
3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité (100) destinée à recevoir le module électronique (20), est réalisée de manière à laisser les bornes de connexion (120) de l'antenne apparentes.
4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le report du module électronique (20) dans la cavité (l00) est réalisé de manière à ce que les micro- perforations (213) soient situées au-dessus des bornes connexion (l20) de l'antenne.
5. Procédé de fabrication d'une carte ' puce selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plages de contact (200) sont placées sur un support (220) et en que les perforations (213) traversent également ce support
6. Procédé de fabrication d'une carte ' puce selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière électriquement conductrice est une encre conductrice.
7. Procédé de fabricàtion d'une carte a puce selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière électriquement conductrice est un métal en fusion.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module électronique est un module simple face.
9. Carte à puce hybride comportant un corps de carte (10) enfermant une antenne (20) aux extrémités de laquelle sont prévues des bornes de connexion (120) destinées à être reliées à un module électronique (20) logé dans une cavité dudit corps de carte, le module electronique comprenant sur une face au moins une puce de circuit intégré (21) et sur l'autre face des plages de contact (200), la puce étant connectée aux dites plages, caractérisé en ce - des micro-perforations (213) traversent au moins deux plages de contact (200), ces micro-perforations étant situées au-dessus bornes de connexion de l'antenne et remplies une matière électriquement conductrice.
10. Carte à puce hybride selon la revendication 9, caractérisé en ce que la matière est constituée d'une superposition de points de matière conductrice obtenus par la technologie jet de gouttes de matière.
11. Carte à puce hybride selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (l00) destinée à recevoir le module électronique (20) comporte un fond laissant apparaître les bornes de connexion de l'antenne.
12. Carte à puce hybride selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module électronique (20) est un module simple face comportant des plages de contacts électriques sur une face uniquement.
13 Carte à puce hybride selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les micro-perforations (213) ont un diamètre inférieur ou égal à<B>0,5</B> mm.
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